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硅光子芯片是利用CMOS半导体工艺，将波导、调制器、探测器、多路复用器和解复用器等光子器件集成在硅平台上。与传统的分立器件方案相比，硅光子集成芯片具有低成本、低能耗、高集成度、高传输带宽等特点。

为了将硅光子集成芯片组装成为微光学系统，需要将光纤与硅波导耦合。为实现高集成度，最好使用光纤阵列进行芯片耦合。此外，光子芯片的波导很小，不能直接与常规单模光纤耦合，需要进行一些特殊处理。硅片和光纤之间耦合主要有垂直耦合和水平耦合两种方式。本文介绍了一些典型的光纤阵列耦合方案。

1.V槽阵列耦合

在这种方案中，硅芯片的端面被蚀刻成V槽阵列，用于放置光纤阵列，如图所示。绿色部分是聚合物盖子，它压在光纤阵列上，因此光纤可以完美地落入凹槽中。可以进一步调整每根纤维的位置，使纤维完全落入V型槽中，达到最佳的耦合效率。

2.聚合物波导耦合方案

如图3所示，聚合物波导充当单模光纤阵列和硅波导之间的桥梁。光从单模光纤阵列耦合到聚合物波导中，然后聚合物波导耦合到硅波导中。

3.模场转换方案

由于硅芯片上的波导模场较小，普通单模光纤耦合会因模场直径（MFD）的失配造成较大的损失。该方案是将一小段具有小模场直径（MFD）的光纤熔接到单模光纤阵列上，将光纤中较大的MFD转换为可以耦合到硅芯片中的较小MFD。如图4所示，小模场光纤充当相当于模斑转换器。

4.透镜光纤方案

透镜光纤阵列是光子集成芯片的高效耦合方案。 透镜光纤的MFD仅为3um左右，可有效耦合到硅波导上，如图5所示。

5.准平面耦合方案

首先，在光子芯片上蚀刻垂直光栅耦合的波导，然后使用具有40度抛光面的光纤阵列进行耦合，以实现光栅中的垂直耦合，如图6所示，又称准平面耦合。

6.垂直光纤阵列方案

90度垂直光纤阵列可以很容易地应用于硅光芯片上的不同位置，这便于硅光子芯片灵活设计。

参考文献

1. P. Fortier，et.al.，“Automated High-Throughput Assembly for Photonic Packaging”

2. P.O'Brien，“Packaging of Integrated Photonic Devices”

3. D. Neugroschl，“Optical Input / Output Considerations for Photonic Integrated Circuit Coupling & Packaging”

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